Hiiliekvivalentti (Ceq) on tärkein yksittäinen parametri Q390B:n hitsattavuuden ja sen kylmähalkeiluriskin arvioinnissa.
1. Hiiliekvivalentti (Ceq) -alue Q390B:lle
Q390B:n Ceq ei ole kiinteä yksittäinen arvo, vaan standardin määrittelemä suurin sallittu raja. Sen tyypillinen/todellinen vaihteluväli kaupallisesti tuotetussa teräksessä on johdettu sen kemiallisen koostumuksen rajoista GB/T 1591-2018.
Jotkut valmistajat voivat pyrkiä alempaan päähän (~0,44-0,46 %) parantaakseen hitsattavuutta, kun taas toiset pyrkivät kohti rajaa varmistaakseen, että lujuustavoitteet saavutetaan halvemmalla seostuksella.
Keskeinen kohta:Q390B:tä hankittaessa todellinen Ceq-arvo on ilmoitettava Mill Test Certificatessa. Älä luota tyypilliseen alueeseen; käytä annettua arvoa hitsausprosessin laskelmissa.
2. Miten Ceq vaikuttaa kylmähalkeiluherkkyyteen
Kylmähalkeilu (kutsutaan myös vedyn-indusoiduksi halkeamaksi tai viivästyneeksi halkeamaksi) on suuri riski hitsattaessa erittäin-lujia, vähän{2}}seosteisia teräksiä, kuten Q390B:tä. Ceq ennustaa suoraan tätä riskiä seuraavan mekanismin kautta:
Linkki: Ceq → Kovettavuus → Mikrorakenne → Herkkyys
Korkea Ceq → Korkea karkenevuus:
Ceq-kaava vastaa teräksen kykyä muodostaa kovia faaseja nopeasti jäähtyessään. Jokainen kaavan elementti myötävaikuttaa aika-lämpötila-muutoskaavion (TTT) siirtymiseen oikealle, mikä tarkoittaa, että martensiittia muodostuu jopa hitaammin jäähtymällä.
Nopea jäähtyminen → Kovan martensiitin muodostuminen:
Hitsauksen aikana lämpö{0}}vaikutusalue (HAZ) kuumennetaan korkeisiin lämpötiloihin ja jäähdytetään sitten nopeasti ympäröivällä kylmällä perusmetallilla. Jos Ceq on korkea, HAZ muuttuu kovaksi, hauraaksi martensiitiksi pehmeämmäksi ferriitiksi/perliitiksi.
Martensiitti + vety + stressi=Kylmäkrakkaus:
Tämä on klassinen "kolmen{0}}tekijän" kylmäkrakkauksen malli:
Herkkä mikrorakenne (martensiitti):Tarjoaa korkea Ceq. Martensiitilla on alhainen sitkeys ja se on erittäin herkkä halkeilulle.
Vety (H):Hitsausvirtauksen kosteuden, suojakaasun tai levyn pinnan epäpuhtauksien aiheuttama.
Vetojännitys:Välttämätön lämpökutistumisesta ja nivelten rajoittumisesta.
Vetyatomit diffundoituvat ja kerääntyvät jännittyneeseen martensiittiseen HAZ:iin. Kun kriittinen yhdistelmä saavutetaan, hauras halkeama leviää usein tunteja tai päiviä hitsauksen jälkeen ("viivästynyt" halkeilu).
Käytännön vaikutukset hitsaukseen Q390B
Koska Q390B:n Ceq (0,44-0,49 %) on huomattavasti korkeampi kuin miedon teräksen (esim. ~ 0,35 % Q235:lle) ja kohtalaisen korkeampi kuin Q355B, tiukat hitsausmenettelyt eivät ole neuvoteltavissa.
| Ceq (IIW) -alue | Hitsausmenetelmän vaikutus Q390B:lle |
|---|---|
| ~0.44 - 0.46% | Moderate Risk. Preheating is mandatory for most thicknesses (>10-15 mm). Vetylähteiden tiukka valvonta vaaditaan. |
| ~0.47 - 0.49% | Korkea riski. Korkeampia esilämmitys-/välilämpötiloja vaaditaan. Saattaa vaatia erittäin-vähävetyisten elektrodien käyttöä (<5ml/100g deposited metal). Post-weld heat treatment (PWHT) may be necessary for thick, highly restrained joints. |
Vaaditut lievennystoimenpiteet:
Esilämmitys ja välilämpötilan säätö:Tämä on ensisijainen ohjaus. Esilämmitys hidastaa jäähdytysnopeutta, jolloin HAZ muuttuu pehmeämmiksi, sitkeämmiksi mikrorakenteiksi (esim. bainiitti) martensiitin sijaan. Tarvittava esilämmityslämpötila (esim. 80 astetta - 150 astetta) määräytyy suoraantodellinen Ceq ja levyn paksuus.
Ultra-Matalavetykäytäntö:
Käytä matalan -vetypitoisuuden (H4) tai erittäin vähän-vetyä (H5, H10) luokiteltuja hitsaustarvikkeita.
Paista elektrodit tiukasti valmistajan ohjeiden mukaan.
Pidä työkappaleet täysin kuivina (ei kosteutta, jäätä, ruostetta).
Optimaalinen lämmönsyöttö:Säilytä lämmöntuotto määrätyllä alueella. Liian alhainen edistää nopeaa jäähtymistä ja martensiittia. Liian korkea voi karheuttaa HAZ-jyviä liikaa, mikä vähentää sitkeyttä.
Jälki-hitsauksen lämpökäsittely (PWHT): For thick sections (often >30-40mm) tai erittäin rajoittuneissa liitoksissa, jännityksenpoistopaistoa (esim. 550-600 astetta) käytetään martensiitin karkaisuun, vedyn hajottamiseen ja jännitysten lievittämiseen.
Hitsausmenetelmän pätevyys (WPQR):Menettelyn pätevyystestissä on oltava kovuus kulkee HAZ:n poikki sen varmistamiseksi, että se ei ylitä turvarajoja (tyypillisesti 350 HV10) ja ettei siinä ole halkeamia.
Yhteenveto
Q390B:n hiiliekvivalentti (Ceq), tyypillisesti 0,44-0,49 %, on suora kvantitatiivinen mitta sen taipumuksesta muodostaa kovaa, halkeilu{4}}herkkää martensiittia hitsaukseen HAZ. Tämä korkeampi Ceq verrattuna alhaisempiin-lujuusluokkiin lisää merkittävästi sen alttiutta kylmähalkeilulle. Tästä syystä Q390B-hitsaus vaatii tiukasti kontrolloitua, matala-vetyä sisältävää menetelmää pakollisella esilämmityksellä, jonka parametrit on räätälöity tietyn Ceq-arvon ja paksuuden mukaan. Tämän suhteen huomiotta jättäminen on yleisin syy katastrofaalisiin hitsausvaurioihin erittäin lujissa teräsrakenteissa.